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摘要
为了揭示焊接工艺对焊接接头组织成分、残余应力分布和变形的影响，以及它们之间的相互关系，基于固态相变理论，采用JMAK方程和K-M方程建立Ti6Al4V钛合金固态相变数学模型，应用Abaqus软件开发考虑固态相变的热-组织-力耦合的有限元计算方法，采用该模型对1.6mm厚的Ti6Al4V钛合金薄板进行TIG焊接的有限元计算。为了验证计算模型的准确性及残余应力的分布规律，对焊接接头进行硬度和残余应力测量。结果表明，焊接接头硬度的分布规律与仿真结果的微观组织成分的分布规律一致，不仅验证了模型的准确性，而且很好地解释了焊接接头组成成分的差异及α相、α′马氏体相和β相的性能差异对宏观力学性能的影响；通过对测量的残余应力和观测的变形与仿真结果比较，发现α相和β相热力学性能的差异以及焊接接头中α相和β相组成比的差异对残余应力分布和变形的影响显著。该研究对于优化钛合金焊接工艺参数，改变焊缝的组织成分，改善焊接接头的力学性能具有工程指导意义。
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单位中国船舶科学研究中心; 建筑工程学院; 上海交通大学
